[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)化混合醇的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110332201.8
• 申請(qǐng)日: 2011-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN102500303A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭洪臣;張婧;袁啟超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/08
• 分類號(hào): B01J19/08;C07C29/36;C07C31/20
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種轉(zhuǎn)化混合醇的裝置，其特征在于等離子體反應(yīng)器采用線-筒式電極結(jié)構(gòu)、針-板式電極結(jié)構(gòu)、管板-式電極結(jié)構(gòu)或板-板式電極結(jié)構(gòu)的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器；具體結(jié)構(gòu)如下：

其中線-筒式反應(yīng)器的高壓極和接地極分別為處于反應(yīng)器殼體內(nèi)的金屬絲和環(huán)繞在外筒壁上的金屬片、金屬網(wǎng)或金屬絲；兩極間距是指位于軸線的中心金屬線狀電極外壁與筒狀接地電極內(nèi)壁之間的距離，電極間距0.3-20mm；線筒式反應(yīng)器包括兩種：一種是反應(yīng)器壁做阻擋介質(zhì)的單介質(zhì)阻擋線筒式反應(yīng)器；另一種是反應(yīng)器壁做第一阻擋介質(zhì)并在兩極間插入第二阻擋介質(zhì)的雙介質(zhì)阻擋線筒式反應(yīng)器；反應(yīng)器外筒上端設(shè)混合醇和載氣進(jìn)口，混合醇在放電區(qū)間內(nèi)的停留時(shí)間取3.0×10^-4-60s；

針-板式反應(yīng)器的電極分別是一個(gè)帶有金屬針陣列的金屬板和一個(gè)金屬平板；兩金屬板水平地固定在反應(yīng)器殼體內(nèi)，極間距為金屬針下端點(diǎn)到金屬平板之間的垂直距離；兩極之間設(shè)阻擋介質(zhì)板，阻擋介質(zhì)板與兩極的距離任意調(diào)節(jié)；在反應(yīng)器壁上開設(shè)反應(yīng)物和產(chǎn)物的進(jìn)出口；

管-板式反應(yīng)器的電極分別是一個(gè)金屬管和一個(gè)金屬板；金屬板水平地固定在反應(yīng)器殼體內(nèi)，金屬管垂直對(duì)準(zhǔn)水平金屬板的中心，金屬管下端點(diǎn)到金屬板之間的垂直距離為極間距；兩極之間設(shè)阻擋介質(zhì)板，阻擋介質(zhì)板與兩極的距離任意調(diào)節(jié)；反應(yīng)物和載氣從放電金屬管進(jìn)入或固定電極的反應(yīng)器上端進(jìn)料口進(jìn)入，下端設(shè)反應(yīng)產(chǎn)物出口；

板-板式反應(yīng)器的高壓極和接地電極分別為兩個(gè)金屬板；將兩個(gè)金屬板平行地固定在反應(yīng)器的殼體內(nèi)，兩板間的垂直距離為極間距，高壓極和接地極之間設(shè)阻擋介質(zhì)板，阻擋介質(zhì)板與兩極的距離任意調(diào)節(jié)；阻擋介質(zhì)設(shè)單層或多層；在反應(yīng)器壁上開設(shè)反應(yīng)物和產(chǎn)物的進(jìn)出口；

以上三種帶有板式電極的反應(yīng)器的極間距取0.2-40mm；

上述四種反應(yīng)器的殼體絕緣；

上述阻擋介質(zhì)用不能和醇、載氣的等離子體、醇化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的絕緣材料制成，阻擋介質(zhì)的總厚度取0.3-10mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中線-筒式反應(yīng)器電極間距1-5mm；三種帶有板式電極的反應(yīng)器的極間距2-10mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述阻擋介質(zhì)的總厚度取0.5-3.0mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，上述反應(yīng)器的金屬管的電極直徑范圍為2-8mm；金屬板與金屬管的比值為1-20。

5.應(yīng)用權(quán)利要求1、2、3或4所述裝置的方法，其特征在于包括如下步驟，

第一步：將甲醇、乙醇混合液輸入換熱器，混合液在換熱器內(nèi)受熱蒸發(fā)為蒸汽，然后將蒸汽輸送到等離子體反應(yīng)器；

第二步：接通高壓電源，在下述放電條件和進(jìn)料條件下，使反應(yīng)物蒸汽等離子體化產(chǎn)生各種帶有羥基的自由基，各種羥基自由基自發(fā)復(fù)合生成不同的高碳醇和多元醇；

上述反應(yīng)器中的外加高壓電源放電電壓取5-30kV；放電功率取5-120W；放電頻率取3000-30000Hz；

上述反應(yīng)中，反應(yīng)溫度取-20-800℃；

上述反應(yīng)中，反應(yīng)壓力取-0.05-0.5Mpa；

上述反應(yīng)中，反應(yīng)物蒸汽在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間取3.0×10^-4-60s；

上述反應(yīng)中的載氣取氧氣、氮?dú)狻錃?、氬氣、氦氣、水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷中的一種或二種以上混合，載氣和反應(yīng)物的進(jìn)料摩爾比取0-20。

上述反應(yīng)混合物中：甲醇在混合原料中的比例為0～100％，乙醇在混合原料中的比例為100～0％；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述反應(yīng)器中的外加高壓電源放電電壓5-15kV，放電功率8-40W，放電頻率7000-15000Hz。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述反應(yīng)中，反應(yīng)溫度60-500℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述反應(yīng)中，反應(yīng)壓力-0.02-0.2Mpa。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，上述反應(yīng)中反應(yīng)物蒸汽在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間6.0×10^-3-30s。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，載氣和反應(yīng)物的進(jìn)料摩爾比0-8。